车辆电子控制系统-执行器

1、 车辆电子控制系统执行器收集信息的传感器 信息处理器(ECU)控制部件的执行器输入输出 3.4 执行器概述3.4.1 概述(1) 执行器的主要任务(2) 分类： 根据电子控制器(ECU)输出的控制信号完成所需的机械动作，以实现某一系统的调整和控制。按实现机械运动的形式： 直行式执行器，旋转式执行器按具体的结构： 电磁线圈、微型电动机(微电机)和压电元器件3.4 执行器概述控制范围电气式液压式气压式控制系统执行器控制系统执行器控制系统执行器动力传动控制燃油喷射电磁线圈电动机压电元件自动变速器、四轮驱动电磁阀电动机巡航控制电磁膜片行驶控制电动动力转向四轮转向电动机制动防抱死动力转向四轮转向悬架电磁

2、阀电动机压电元件空气悬架电磁阀车身控制空调器自动座椅自动门锁电磁线圈电动机表3.5 汽车各控制系统中的执行器3.4 执行器电磁线圈式执行器3.4.2 电磁线圈式执行器种类 单向作用电磁线圈 双向作用电磁线圈 交叉线圈3.4 执行器电磁线圈式执行器（1）单向作用电磁线圈简单单向作用电磁线圈1-铁心；2-回位弹簧；3-电磁线圈单向作用电磁线圈1233.4 执行器电磁线圈式执行器 电磁线圈上绕有很多匝漆包细铜线。铁芯可在线圈内作直线运动。 线圈通电时铁芯被吸进线筒； 电路断开后，回位弹簧能将铁芯拉回。 将电磁线圈的通、断电转换为铁芯的直线运动。工作原理：3.4 执行器电磁线圈式执行器（2）双向作用电

3、磁线圈双向作用电磁线圈AB接蓄电池3.4 执行器电磁线圈式执行器当线圈B通电时，铁芯向右运动；当线圈A通电时，铁芯即返回向左运动。工作原理：电磁线圈产生的作用力较大，可使铁芯迅速运动，但行程较短，仅约为8mm，因此，通常把线圈插柱和一个伸出臂或杠杆相连，以增大行程，使其用途更为广泛。特点：3.4 执行器电磁线圈式执行器（3）交叉线圈指针线圈L1线圈L2转子（永久磁铁）线圈L1L2L1电流L2电流L1磁场L2磁场交叉线圈结构3.4 执行器电磁线圈式执行器由两个正交的线圈、磁性转子及指针构成的转子。在永久磁铁的转子的外侧每隔90度绕有两个线圈L1、L2。改变通过线圈的电流强度和方向，以及两个线圈形

4、成的磁场合力，使转子作任意位置的旋转。结构原理：3.4 执行器电磁线圈式执行器L2+L2-L1+L1-ABAB车速+电流L1L2交叉线圈工作原理3.4 执行器电磁线圈式执行器在线圈L1、L2上通以具有90度相位的正弦波电流，可以使永久磁铁上所带指针的指向随L1、L2上所通电流的方向和大小的变化而变化。工作原理：3.4 执行器电磁线圈式执行器应用范围装置名称控制形式发动机喷油器冷启动喷油器怠速控制阀真空通道控制阀O（开/关控制）OL（线性控制）L底盘传动装置自动变速控制自动变换锁定蓄能器自动变换锁定制动OO，LLO制动器ABS3点式阀主油缸节流阀LO转向动力转向压力调整阀O车身车门 开/关行李门

5、开关燃油管开启OOO表 电磁线圈应用概况3.4 执行器电磁线圈式执行器 一种是利用连接杆或支杆作中介，使某种柱塞的运动增幅，直接驱动有关零部件。应用分类： 在气体或液体的通路中，把柱塞的运动传给阀门，以控制压力和流量。起动电机的电磁开关，驱动门锁机构的电磁阀 发动机的吸排气控制，电子控制自动变速器，制动控制，悬架系统控制，动力转向系等液压控制回路。3.4 执行器电磁线圈式执行器控制方式： 开关控制； 线性控制。开关型电磁阀线性电磁阀3.4 执行器电磁线圈式执行器（4）开关电磁阀常闭式开关电磁阀进油口出油口动铁静铁弹簧线圈钢球3.4 执行器电磁线圈式执行器常开式开关电磁阀进油口出油口3.4 执行

6、器电磁线圈式执行器数字调压阀：采用高速响应开关电磁阀作先导阀、双边节流滑阀作后置流量放大装置构成二级阀系统。（5）PWM脉宽调制电磁阀数字调压阀优点：克服了电磁阀电磁力小、流量小的缺点。采用数字信号直接驱动，输出油压可调，具有简化结构、提高控制性能。 3.4 执行器电磁线圈式执行器3.4 执行器电磁线圈式执行器工作原理： 先导电磁阀：常闭型二位三通高速响应开关电磁阀。未通电时：钢球在弹簧力作用下将进油口关闭，出油口与泄油口相通，滑阀左端油腔油压Pc逐渐降为零，滑阀在弹簧力作用下左移，滑阀进油口减小泄油口增大，导致工作油压Po下降。3.4 执行器电磁线圈式执行器通电时：钢球在电磁力作用下从进油口

7、端运动到泄油口端并将泄油口关闭，使进油口与出油口连通，滑阀左侧油腔充油，油压Pc上升，推动滑阀向右移动，使滑阀的进油口增大、泄油口减小，工作油压Po相应上升。油压Pc的变化影响双边节流滑阀的受力平衡状态，控制其相对位移，使其两个节流边的开口量发生变化，从而调节控制它输出的工作油压。3.4 执行器电磁线圈式执行器当给高速响应电磁阀输入脉宽调制信号时，电磁力迫使阀芯作同频率的开关动作，交替地使进油口与出油口或出油口与泄油口相通，控制油液间歇供油，表现为与电磁阀输出口相连的油腔内油压（即Pc）的周期性波动，等效于有一平均压力作用于滑阀左侧。3.4 执行器电磁线圈式执行器调节电磁阀驱动信号的占空比能改

8、变每个周期内供油及泄油时间的长短，因此电磁阀的输出油压随驱动信号占空比而变化。在双边节流滑阀左侧油腔内形成的压力与弹簧反力、液压力、液动力、摩擦力和阀芯惯性力共同作用控制滑阀的轴向运动及相对位置，从而影响滑阀输出口的油压。3.4 执行器电磁线圈式执行器（6）气动阀、气缸3.4 执行器电磁线圈式执行器 工作原理：采用2个二位三通气动换向阀，控制气缸活塞的运动 用途：高低档区间转换 。 3.4 执行器电磁线圈式执行器（7）液压电磁阀、油缸3.4 执行器电磁线圈式执行器3.4 执行器微电机式执行器3.4.3 微电机式执行器（1）分类：根据微电机实现机械运动的形式：直行式电动机旋转式电动机活动绕组型电

9、动机活动磁铁型电动机伺服电动机步进电动机3.4 执行器微电机式执行器（2）直行式微电机执行器（a）活动绕组型电动机1接蓄电池 2驱动力的方向3固定磁铁 4电枢活动绕组型电动机3.4 执行器微电机式执行器有一个固定磁铁，围绕磁铁中柱有一个空心电枢和绕组，当电流流入绕组时，电枢根据电流方向向里或向外做直线运动。工作原理：3.4 执行器微电机式执行器（b）活动磁铁型电动机3.4 执行器微电机式执行器活动磁铁型电动机有一个固定的磁场绕组和一个提供驱动力的活动磁铁。磁铁的运动方向决定于电源极性。工作原理：3.4 执行器微电机式执行器（3）旋转式微电机执行器（a）步进电机 利用电磁铁的作用原理将电脉冲信号

10、转换为线位移或角位移。3.4 执行器微电机式执行器 永磁型步进电机3.4 执行器微电机式执行器由定子和转子组成，转子为一个两极的永久磁铁，定子有两对独立的绕组A-A1和B-B1。 结构：当电流流入其中一对绕组时，磁力同性相斥、异性相吸的原理使转子转动90度。依次把4个极性适当的电脉冲传给电动机，就能使它转动一圈。电机的旋转方向取决于流入的第一个脉冲的极性。 工作原理：3.4 执行器微电机式执行器在定子未通电前，永久磁铁的磁性可使转子保持定位，因此，电机的这种性质使它具有启动转矩。但这种电机的缺点是转动惯量较大。 特点：3.4 执行器微电机式执行器（b）伺服电机 在自动控制系统中，伺服电动机用来

11、驱动控制对象，它的转矩和转速受信号电压控制。当信号电压的大小和极性（或相位）发生变化时，电动机的转速和转动方向将非常灵敏和准确地跟着变化。 伺服电机具有可控性好、稳定性高和响应性强等特点。3.4 执行器微电机式执行器 结构：包含定子和转子两大部分：定子上装有4个(2对)磁极，上面绕有定子线圈。3.4 执行器微电机式执行器 工作原理：当定子线圈通电流时，它就产生定子磁场，磁极就显极性，其极性取决于通入定子线圈的电流方向；转子上装有永久磁铁，并装有控制部件(如阀门、控制杆等)，当定子线圈通电产生磁场时，转子磁场即与之相互作用而受力转动。3.4 执行器微电机式执行器无刷电机驱动的自动离合器控制（4）

12、电机应用实例通过电机的旋转控制离合器的自动接合与分离。3.4 执行器微电机式执行器无刷直流电机的工作原理电动机3.4 执行器微电机式执行器 结构：由电动机本体、位置传感器和电子开关线路三部分组成。其定子绕组一般组成多相(三相、四相、五相不等)，转子由永久磁钢按一定极对数(2p=2，4，)组成。图中的电动机本体为三相两极。三相定子绕组分别与电子开关线路中对应的功率开关器件联接，位置传感器跟踪转子与电机转轴运动。3.4 执行器微电机式执行器 工作原理：当电子绕组的某一相通电时，该电流与转子永久磁钢的磁极所产生的磁场相互作用产生转矩，驱动转子旋转，再由位置传感器将转子磁钢的位置变换成电信号，去控制电子开关线路，从而使定子各相绕组按一定次序导通，定子相电流随转子位置的改变而按一定的次序换相。3.4 执行器微电机式执行器直流电动机的驱动方式 线性放大器驱动方式：转矩与电枢电流有着瞬态的正比关系，电机的转速与电枢电压有着稳定的线性关系。直流电动机的驱动方式主要分为两种：线性放大器驱动和脉宽调制（PWM）驱动。缺点：功耗较大，特别是在电动机处于低速大转矩状态时，大部分功率将消耗在功率放大器上。另外，功率管发热。3.4 执行器微电机式执行器